一种光学成像镜头

摘要

本发明涉及镜头技术领域，特别地涉及一种光学成像镜头，本发明公开了一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜；该第一透镜为具负屈光率的凹凸透镜；该第二透镜为具正屈光率的凸凸透镜；该第三透镜为具正屈光率的凹凸透镜；该第四透镜为具正屈光率的凸凸透镜；该第五透镜为具负屈光率的凹凹透镜；该第四透镜与第五透镜相互胶合。本发明具有大通光、低畸变、高解像力、薄型化和低成本的优点。

权利要求

1.一种光学成像镜头，其特征在于：从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜；该第一透镜至第五透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

该第一透镜具负屈光率，该第一透镜的物侧面为凹面，该第一透镜的像侧面为凸面；

该第二透镜具正屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凸面；

该第三透镜具正屈光率，该第三透镜的物侧面为凹面，该第三透镜的像侧面为凸面，该第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面；

该第四透镜具正屈光率，该第四透镜的物侧面为凸面，该第四透镜的像侧面为凸面；

该第五透镜具负屈光率，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凹面，该第四透镜的像侧面与该第五透镜的物侧面相互胶合；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该第一透镜至第五透镜均采用玻璃材料制成。

3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：1.6

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：1.7

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：18mm<|f1|<20mm，0.05m-1<|Φ1|<0.08m-1，其中，f1为该第一透镜的焦距，Φ1为该第一透镜的光焦度。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：4mm

6mm，0.18m-1<Φ2<0.21m-1，其中，f2为该第二透镜的焦距，Φ2为该第二透镜的光焦度。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：7.5mm

说明书

一种光学成像镜头

技术领域

[0001] 本发明属于镜头技术领域，具体地涉及一种光学成像镜头。

背景技术

[0002] 随着技术的不断进步，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、安防监控、车载监控等各个领域，因此，对于光学成像镜头的要求也越来越高，但目前市场上的DMS(驾驶员监控系统)监控镜头的总长较长，光圈较小，成像效果较暗，系统的光学畸变较大，成像变形严重；近物距使用时光学传递函数管控待提高，解析度低；且只适用于八百多纳米的近红外光线，成像时会反射LED灯的近红外光线，影响驾驶员视觉。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种光学成像镜头用以解决上述存在的技术问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜；该第一透镜至第五透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

[0005] 该第一透镜具负屈光率，该第一透镜的物侧面为凹面，该第一透镜的像侧面为凸面；

[0006] 该第二透镜具正屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凸面；

[0007] 该第三透镜具正屈光率，该第三透镜的物侧面为凹面，该第三透镜的像侧面为凸面，该第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面；

[0008] 该第四透镜具正屈光率，该第四透镜的物侧面为凸面，该第四透镜的像侧面为凸面；

[0009] 该第五透镜具负屈光率，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凹面，该第四透镜的像侧面与该第五透镜的物侧面相互胶合；

[0010] 该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。

[0011] 进一步的，该第一透镜至第五透镜均采用玻璃材料制成。

[0012] 进一步的，该光学成像镜头还满足：1.6

[0013] 进一步的，该光学成像镜头还满足：1.7

[0014] 进一步的，该光学成像镜头还满足：18mm<|f1|<20mm，0.05m-1<|Φ1|<0.08m-1，其中，f1为该第一透镜的焦距，Φ1为该第一透镜的光焦度。

[0015] 进一步的，该光学成像镜头还满足：4mm

[0016] 进一步的，该光学成像镜头还满足：7.5mm

[0017] 本发明的有益技术效果：

[0018] 本发明只采用五片透镜，并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计，具有系统总长较短，成本低，光圈较大，光学畸变较小，近物距使用时光学传递函数管控较好，解析度高；且适用于九百多纳米的近红外光线，成像时不会反射LED灯的近红外光线而影响驾驶员视觉的优点。

[0019] 此外，本发明的所有透镜均采用玻璃材料制成，可以使用的温度范围较大(-40℃到105℃)，可以在高温环境下正常使用。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021] 图1为本发明实施例一的结构示意图；

[0022] 图2为本发明实施例一的红外905-945nm在110lp/mm的MTF图；

[0023] 图3为本发明实施例一的红外905-945nm离焦曲线图；

[0024] 图4为本发明实施例一的场曲和畸变示意图；

[0025] 图5为本发明实施例一的纵向像差图示意图；

[0026] 图6为本发明实施例二的结构示意图；

[0027] 图7为本发明实施例二的红外905-945nm在110lp/mm的MTF图；

[0028] 图8为本发明实施例二的红外905-945nm离焦曲线图；

[0029] 图9为本发明实施例二的场曲和畸变示意图；

[0030] 图10为本发明实施例二的纵向像差图示意图；

[0031] 图11为本发明实施例三的结构示意图；

[0032] 图12为本发明实施例三的红外905-945nm在110lp/mm的MTF图；

[0033] 图13为本发明实施例三的红外905-945nm离焦曲线图；

[0034] 图14为本发明实施例三的场曲和畸变示意图；

[0035] 图15为本发明实施例三的纵向像差图示意图；

[0036] 图16为本发明实施例四的结构示意图；

[0037] 图17为本发明实施例四的红外905-945nm在110lp/mm的MTF图；

[0038] 图18为本发明实施例四的红外905-945nm离焦曲线图；

[0039] 图19为本发明实施例四的场曲和畸变示意图；

[0040] 图20为本发明实施例四的纵向像差图示意图；

[0041] 图21为本发明四个实施例的各个重要参数的数值表。

具体实施方式

[0042] 为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

[0043] 现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

[0044] 所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。

[0045] 本发明公开了一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜；该第一透镜至第五透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

[0046] 该第一透镜具负屈光率，该第一透镜的物侧面为凹面，该第一透镜的像侧面为凸面。

[0047] 该第二透镜具正屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凸面。

[0048] 该第三透镜具正屈光率，该第三透镜的物侧面为凹面，该第三透镜的像侧面为凸面，该第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面，不仅降低了成本，还很好地校正了畸变，保证了成像的质量，还放大了光学成像镜头的光圈。

[0049] 该第四透镜具正屈光率，该第四透镜的物侧面为凸面，该第四透镜的像侧面为凸面；

[0050] 该第五透镜具负屈光率，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凹面，该第四透镜的像侧面与该第五透镜的物侧面相互胶合；正负透镜相胶合，很好地校正色差。

[0051] 该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。本发明只采用五片透镜，并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计，具有系统总长较短(小于10mm)，成本低，光圈较大，光学畸变较小，保证了成像的效果，近物距(0.55mm)使用时光学传递函数管控较好，解析度高；且适用于九百多纳米(905-945nm)的近红外光线，成像时不会反射LED灯的近红外光线而影响驾驶员视觉的优点。

[0052] 优选的，该第一透镜至第五透镜均采用玻璃材料制成，可以使用的温度范围较大(-40℃到105℃)，可以在高温环境下正常使用。

[0053] 优选的，该光学成像镜头还满足：1.6

[0054] 优选的，该光学成像镜头还满足：1.7

[0055] 优选的，该光学成像镜头还满足：18mm<|f1|<20mm，0.05m-1<|Φ1|<0.08m-1，其中，f1为该第一透镜的焦距，Φ1为该第一透镜的光焦度，使得第一透镜较小，整个光学成像镜头更小巧。

[0056] 优选的，该光学成像镜头还满足：4mm

[0057] 优选的，该光学成像镜头还满足：7.5mm

[0058] 下面将以具体实施例对本发明的光学成像镜头进行详细说明。

[0059] 实施一

[0060] 一种光学成像镜头，从物侧A1至像侧A2沿一光轴I依次包括第一透镜1、第二透镜2、光阑6、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、保护玻璃7和成像面8；该第一透镜1至第五透镜5各自包括一朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面。

[0061] 该第一透镜1具负屈光率，该第一透镜1的物侧面11为凹面，该第一透镜1的像侧面12为凸面。

[0062] 该第二透镜2具正屈光率，该第二透镜2的物侧面21为凸面，该第二透镜2的像侧面22为凸面。

[0063] 该第三透镜3具正屈光率，该第三透镜3的物侧面31为凹面，该第三透镜3的像侧面32为凸面，该第三透镜3的物侧面31和像侧面32均为非球面。

[0064] 该第四透镜4具正屈光率，该第四透镜4的物侧面41为凸面，该第四透镜4的像侧面42为凸面；

[0065] 该第五透镜5具负屈光率，该第五透镜5的物侧面51为凹面，该第五透镜5的像侧面52为凹面，该第四透镜4的像侧面42与该第五透镜5的物侧面51相互胶合。

[0066] 该第一透镜至第五透镜均采用玻璃材料制成。

[0067] 本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。

[0068] 表1-1实施例一的详细光学数据

[0069]

[0070]

[0071] 本具体实施例中，第三透镜3的物侧面31和像侧面32依下列非球面曲线公式定义：

[0072]

[0073] 其中：

[0074] z：非球面的深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；

[0075] c：非球面顶点的曲率(the vertex curvature)；

[0076] K：锥面系数(Conic Constant)；

[0077] 径向距离(radial distance)；

[0078] rn：归一化半径(normalizationradius(NRADIUS))；

[0079] u：r/rn；

[0080] am：第m阶Qcon系数(is the mth Qcon coefficient)；

[0081] Qmcon：第m阶Qcon多项式(the mth Qcon polynomial)；

[0082] 各个非球面的参数详细数据请参考下表：

[0083]

[0084]

[0085] 本具体实施例的其它相关条件表达式的数值请参考图21。

[0086] 本具体实施例的红外905-945nm的MTF传递函数曲线图详见图2，可以看出解像力好，分辨率高，红外905-945nm的离焦曲线图详见图3，场曲及畸变图详见图4的(A)和(B)，可以看出畸变小，纵向球差图详见图5，可以看出像差较小。

[0087] 本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝4.6mm；光圈值FNO＝2.4；第一透镜1的物侧面11到该成像面8在光轴I上的距离TTL＝9.67mm。

[0088] 实施例二

[0089] 如图6所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数及系统焦距的光学参数不同。为了更清楚地显示本实施例的结构，将相同凹凸面型的标号省略。

[0090] 本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。

[0091] 表2-1实施例二的详细光学数据

[0092]

[0093]

[0094] 本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

[0095]表面 31 32
K＝ 0 0
a4＝ -0.04639 -0.00629
a6＝ -0.03123 0.003561
a8＝ 0.042262 -0.00247
a10＝ -0.0143 0.000447
a12＝ 0.005416 0.001123
a14＝ -0.00274 -0.00044
a16＝ 0.0005189 0.000047

[0096] 本具体实施例的其它相关条件表达式的数值请参考图21。

[0097] 本具体实施例的红外905-945nm的MTF传递函数曲线图详见图7，可以看出解像力好，分辨率高，红外905-945nm的离焦曲线图详见图8，场曲及畸变图详见图9的(A)和(B)，可以看出畸变小，纵向球差图详见图10，可以看出像差较小。

[0098] 本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝4.6mm；光圈值FNO＝2.4；第一透镜1的物侧面11到该成像面8在光轴I上的距离TTL＝9.68mm。

[0099] 实施例三

[0100] 如图11所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数及系统焦距的光学参数不同。为了更清楚地显示本实施例的结构，将相同凹凸面型的标号省略。

[0101] 本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。

[0102] 表3-1实施例三的详细光学数据

[0103]表面   口径(mm) 曲率半径(mm) 厚度(mm) 材质 折射率 色散系数 焦距(mm)- 被摄物面              
11 第一透镜 3.877 -6.200 0.573 H-K9L 1.517 64.212 -18.380
12   3.468 -18.960 0.097        
21 第二透镜 5.000 5.478 1.343 H-ZF62 1.923 20.883 5.010
22   5.000 -20.955 0.176        
6 光阑 1.813 Infinity 1.835        
31 第三透镜 2.718 -1.287 0.897 M-LAC130 1.694 53.201 170.110
32   4.000 -1.632 0.102        
41 第四透镜 6.540 6.090 2.013 H-ZLAF53B 1.834 37.229 5.300
42   6.800 -12.596 0        
51 第五透镜 6.800 -12.596 0.693 H-BAK4 1.552 63.334 -11.580
52   6.236 12.847 1.056        
7 保护玻璃 6.255 Infinity 0.445 H-K9L 1.517 64.212 Infinity
-   6.263 Infinity 0.458        
8 成像面 6.291 Infinity          

[0104] 本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

[0105]表面 31 32
K＝ 0 0
a4＝ -0.05215 -0.00262
a6＝ -0.04332 -0.00106
a8＝ 0.061348 0.001469
a10＝ -0.02258 -0.00081
a12＝ 0.00281 0.000988
a14＝ 0 -0.00032
a16＝ 0 0.0000313

[0106] 本具体实施例的其它相关条件表达式的数值请参考图21。

[0107] 本具体实施例的红外905-945nm的MTF传递函数曲线图详见图12，可以看出解像力好，分辨率高，红外905-945nm的离焦曲线图详见图13，场曲及畸变图详见图14的(A)和(B)，可以看出畸变小，纵向球差图详见图15，可以看出像差较小。

[0108] 本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝4.6mm；光圈值FNO＝2.4；第一透镜1的物侧面11到该成像面8在光轴I上的距离TTL＝9.69mm。

[0109] 实施例四

[0110] 如图16所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、透镜非球面系数及系统焦距的光学参数不同。为了更清楚地显示本实施例的结构，将相同凹凸面型的标号省略。

[0111] 本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。

[0112] 表4-1实施例四的详细光学数据

[0113]表面   口径(mm) 曲率半径(mm) 厚度(mm) 材质 折射率 色散系数 焦距(mm)- 被摄物面              
11 第一透镜 3.913 -6.234 0.577 H-K9L 1.517 64.212 -18.350
12   3.500 -19.335 0.105        
21 第二透镜 4.600 5.248 1.346 H-ZF62 1.923 20.883 4.930
22   4.600 -23.252 0.186        
6 光阑 1.796 Infinity 1.798        
31 第三透镜 2.671 -1.221 0.836 M-LAC130 1.694 53.201 -767.100
32   3.834 -1.563 0.112        
41 第四透镜 6.500 6.232 2.016 H-ZLAF53B 1.834 37.229 5.110
42   6.800 -10.672 0        
51 第五透镜 6.800 -10.672 0.663 H-K3 1.505 64.780 -11.520
52   6.411 12.597 1.062        
7 保护玻璃 6.379 Infinity 0.445 H-K9L 1.517 64.212 Infinity
-   6.365 Infinity 0.438        
8 成像面 6.344 Infinity          

[0114] 本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

[0115]表面 31 32
K＝ 0 0
a4＝ -0.07513 -0.00358
a6＝ -0.04499 0.00157
a8＝ 0.075076 -0.00163
a10＝ -0.02837 0.000827
a12＝ 0.003486 0.001124
a14＝ 0 -0.00054
a16＝ 0 0.00006641

[0116] 本具体实施例的其它相关条件表达式的数值请参考图21。

[0117] 本具体实施例的红外905-945nm的MTF传递函数曲线图详见图17，可以看出解像力好，分辨率高，红外905-945nm的离焦曲线图详见图18，场曲及畸变图详见图19的(A)和(B)，可以看出畸变小，纵向球差图详见图20，可以看出像差较小。

[0118] 本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝4.6mm；光圈值FNO＝2.4；第一透镜1的物侧面11到该成像面8在光轴I上的距离TTL＝9.58mm。

[0119] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。